消毒是保证自来水质量最为关键的环节之一。目前在我国,最常用的消毒方式是投加氯气消毒,衡量消毒效果的最重要指标则为出厂水中的余氯含量。由于氯气投加消毒过程的影响因素很多,主要包括氯气投加浓度、清水池进水量、出厂水流量、清水池水位、滤后水水质等,再加上投加过程本身的大时延与时变性等特点,要想实现对其良好控制具有较大难度。同时,由于一些水厂建厂较早,基于各种现实的原因,缺乏相应的检测仪表,进一步增人了氯气投加控制的难度。对于这些水厂,通常采取人工投加控制的方式,控制性能往往不太理想,出厂水余氯波动较大。 本文针对氯气投加过程特点,设计了一套基于专家控制器的氯气投加串级控制方案,成功地解决了氯气投加过程中的诸多难点问题。首先通过研究余氯在清水池中的反应、混合、停留过程及其衰减规律,大致掌握了氯气投加过程的特性；然后通过软测量技术,利用滤池的阀门开度信号,实现了清水池进水量的间接测量；利用串级控制结构来实现对氯气投加不准的及时反馈修正,极大地克服了大时延对系统的影响；通过采用专家控制器作为系统的控制器,利用专家控制的自学习功能来克服清水池进水量突变、水质长期缓慢变化等扰动的影响,并通过一种有效的控制策略实现了对水质突变情况的良好处理。 工程上,利用上述控制方案,并通过选用在水处理行业有着众多成功应用先例的罗克韦尔公司系列产品,建立了基于PLC和组态技术的SCADA系统架构,成功地实现了对南京市北河口水厂新厂氯气投加工艺的实时监测与自动控制,并取得了非常良好的控制效果,保证了该厂出厂水余氯的合格率。此外,由于系统控制精度的提升,还实现了一定程度上降低氯耗的功能。